Vytápějte levně a ekologicky

Chcete poradit spolehlivou cestu k levnému vytápění? Zvolte tepelné čerpadlo. V současnosti je u nás v provozu již téměř 150 000 tepelných čerpadel a jejich pořizovací cena se stala dostupnou pro většinu rodinných či bytových domů. Ale který systém vybrat?

 

Tepelné čerpadlo odebírá teplo vzduchu, zemi nebo vodě a pomocí soustavy radiátorů či podlahového vytápění je rozvádí po celém domě. Funguje na principu „obrácené chladničky“: Kdybyste svou chladničku obrátili čelem ke zdi, její zadní stěna vám bude do místnosti vydechovat teplo. Toto teplo cíleně odebírá potravinám, které ochlazuje, a jako vedlejší efekt ve své zadní části topí. Na stejném principu pracuje tepelné čerpadlo, jenže cílem je tentokrát vytápění, a proto dosahuje mnohem vyššího topného výkonu.

 

Odkud kam jde teplo

Označení jednotlivých systémů tepelného čerpadla je podle zdroje, z něhož teplo odčerpávají, a podle média, jemuž získané teplo předávají. Zdrojem tepla může být venkovní vzduch nebo také odpadní vzduch z interiéru (specifickou podobu tepelného čerpadla tvoří rekuperační systém), země z hlubinného vrtu nebo plošného povrchového kolektoru, případně podzemní či povrchová voda. Teplonosné médium je většinou voda, což umožňuje využití tepelného čerpadla jak pro vytápění, tak i pro ohřev užitkové vody. Teplo čerpané ze vzduchu lze předávat také přímo do vzduchu (toho využívají klimatizační nebo rekuperační jednotky). Tepelná čerpadla tedy pracují běžně v systémech vzduchvoda, zeměvoda a vodavoda, případně v systému vzduchvzduch.

 

Jaká je účinnost

Energetickou účinnost tepelného čerpadla prozrazuje topný faktor (Coefficient of Performance – zkratka COP). Je to poměr mezi množstvím tepla, které čerpadlo „vyrobí“ (dodá do otopné soustavy), a množstvím spotřebované vstupní energie (elektřiny pro pohon čerpadla a kompresoru). Během roku hodnota COP většinou kolísá, nejvíce u systému vzduchvoda. V horkých letních dnech může dosahovat až hodnoty 7, v mrazivých zimních dnech klesá pod hodnotu 2,5. Celoroční průměr topného faktoru (Seasonal Coefficient of Performance – SCOP) by se však u kvalitního tepelného čerpadla libovolného typu měl pohybovat okolo hodnoty 4. Zbystřete ovšem v případě, že vás firma ohromí sezonním topným faktorem 5 a více. Není to nemožné, ale pozor na tři věci:

1. Výpočet SCOP leckdy nezahrnuje ohřev vody (tam bývá topný faktor jen okolo 2,5).

2. U systému vzduchvoda bude v praxi topný faktor podstatně nižší, pokud přijde tuhá zima (výpočtový model pro mírné pásmo počítá s teplotami jen do –10 °C).

3. Pro reálnou výši SCOP je zásadní, zda máte podlahové vytápění! Ohřev otopné vody pro radiátory vám reálný topný faktor výrazně sníží.

 

Princip fungování

U všech zdrojů tepla pracuje tepelné čerpadlo ve čtyřech stejných fázích (viz schéma). Kompresor (číslo 1) stlačí a tím zahřeje chladivo, které následně ve formě horkých plynů vstupuje do kondenzátoru (č. 2). Tam se chladivu odebírá teplo (převážně do vody otopné soustavy) a zároveň se mění skupenství z plynného na kapalné. Tím je při dané velikosti výměníku maximalizováno množství odebíraného tepla. Za kondenzátorem prochází kapalné chladivo přes expanzní ventil (č. 3), který jeho průtok zpomalí. Tak se sníží teplota a tlak chladiva. Následuje výparník (č. 4). Při vstupu do výparníku musí mít chladivo nižší teplotu, než je teplota vnějšího zdroje. Ve výparníku se chladivo ohřívá a získává energii z vnějšího prostředí. Aby byl ohřev co nejúčinnější, mění se opět skupenství – tentokrát z kapalného na plynné. Za výparníkem tedy máte ohřáté plynné chladivo, které je nasáváno kompresorem. Tím se okruh uzavírá.

 

Paradox čerpání tepla

„Vzhledem k principu fungování je zřejmé, že čím vyšší je teplota zdroje, tím účinnější bude v danou chvíli tepelné čerpadlo,“ upozorňuje specialista Ing. Petr Lachnit. „V případě tepelného čerpadla vzduch-voda se tak dostáváme do jistého paradoxu: Když je venku teplo, je tepelné čerpadlo nejúčinnější, ale my nepotřebujeme tolik vytápět.“ Vyvozuje z toho, že ideální by bylo získávat odpadní nebo geotermální teplo, ovšem praxe u rodinných domů v naší zemi je jiná. Čerpání tepla z venkovního vzduchu jasně převažuje, protože jde o instalačně nejjednodušší řešení s nejmenší vstupní investicí. Možnost získávání tepla z vody je rovněž zajímavá, ale relativně omezená vzhledem k potřebné vydatnosti vodního zdroje, legislativním omezením a požadavkům na chemické složení vody.

 

Který systém se vyplatí

Je zřejmé, že nelze vyslovit soud, který by byl univerzální a pravdivý. Výhodnost jednotlivých systémů se může výrazně lišit podle podmínek konkrétního místa a instalace. Obecně však platí následující:

Čerpadla typu země-voda vyžadují vyšší náklady na instalaci (nejdražší je hlubinný vrt), pro plošný kolektor je navíc potřeba velká plocha pozemku. Ten se jednak stavebně znehodnotí, jednak bude o trochu chladnější, a tedy méně vhodný pro pěstování rostlin. Systém s plošným kolektorem však dosahuje nejnižší spotřeby elektřiny (oproti vzduchovým systémům až o 30 % méně).

Čerpadla typu vzduch-voda jsou instalačně nenáročná, proto dnes tvoří zhruba 90 % celého trhu. Pokud máte dům v nížině, klima pravděpodobně bude splňovat podmínky mírného pásma, na něž jsou vzduchová tepelná čerpadla testována. Ale v zimě, kdy potřebujete nejvíc tepla, bude výkon rozhodně klesat. Zato v létě mohou nabízet doplňkovou funkci klimatizace.

Čerpadla typu vzduch-vzduch dosahují vysoké účinnosti vytápění zejména u menších bytů a dovedou svoji topnou funkci dobře kombinovat s letní klimatizací. Nemohou ovšem sloužit k ohřevu užitkové vody. Na téměř shodném principu pracují i tzv. splitové klimatizace (oddělená vnější kondenzační jednotka a vnitřní výparník), ale většina z nich nenabízí plnohodnotné vytápění. Jediným skutečným „obojživelníkem“ na trhu je splitová jednotka Ururu Sarara.

Systém voda-voda je zajímavá alternativa, ale jen málokde v našich geologických podmínkách lze odebírat teplo ze spodní vody. Máteli to štěstí, jde o systém mimořádně spolehlivý, protože teplota spodních vod je – na rozdíl od vzduchu – stálá po celou zimu. A jestli je u vašeho pozemku mohutný zdroj povrchové vody (velký rybník, dolní tok řeky), budou instalace i provoz systému velmi levné. Musíte ovšem získat povolení od správce povodí. Specialitou je využití studniční vody.

Ekonomická návratnost

Dovolte nám trochu matematiky. Základní konkurenci tepelného čerpadla při rozhodování o zdroji vytápění tvoří kondenzační plynový kotel. Srovnáním pořizovacích nákladů může být tepelné čerpadlo dražší až o 100 000 Kč. Ve starším rodinném domě, který nedosahuje nízkoenergetického či pasivního standardu, bude ovšem provozní úspora za vytápění nejméně 15 000 Kč ročně. Ekonomická návratnost systému tedy vychází na 7 let. Životnost kondenzačního kotle je nejméně 10 let, kvalitní tepelné čerpadlo však vydrží déle (až 20 let). Obecně tedy můžeme říci, že se tepelné čerpadlo ekonomicky vyplatí. Je to ovšem trochu složitější: Nehodí se do všech objektů a pro každou situaci.

---

Výběr bez rizika

• Orientaci na českém trhu, kde působí přes 120 dodavatelů tepelných čerpadel, vám usnadní certifikát kvality společenství EHPA (European Heat Pump Association). Ten se uděluje na základě náročných testů a je vázán na záruční lhůty i odborný servis dodavatele.
• Pro výběr konkrétního tepelného čerpadla vám jako vodítko poslouží mezinárodní značka kvality Q: U všech výrobků s touto značkou máte záruku pravdivosti udávaných klíčových parametrů (výkon, topný faktor, hlučnost). Navíc získáte garanci odborné servisní sítě a dodávek náhradních dílů nejméně 10 let po ukončení výroby.
• Seznam všech výrobců a značek s certifikátem kvality EHPA i všech tepelných čerpadel v ČR se značkou Q najdete na webu Asociace pro využití tepelných čerpadel (www.avtc.cz).

---

Čerpejte teplo z vlastní studny

• Originální řešení v systému vodavoda nabízejí tepelná čerpadla Spirála. Jsou konstruována speciálně pro využití studniční vody a fungují na principu otevřeného okruhu, kdy zdrojová voda protéká přímo výměníkem tepelného čerpadla. Nepoužívá se tedy žádný externí výměník (venkovní jednotka), takže energie zdroje je využita na maximum.
• Čerpadlo klade jen minimální nároky na kvalitu zdrojové vody a využívá její stálou teplotu (přibližně 10 ºC po celou zimu). Speciální trubkové výparníky z měděných trubek mají zvětšenou teplosměnnou plochu na straně chladiva a studniční voda proudí okolo nich zvenčí.
• Pokud čerpadlo napojíte z jedné strany na studniční vodu a z druhé strany na systém podlahového vytápění, budete v zimě překonávat teplotní rozdíl jen okolo 25 ºC (zdrojová voda 10 ºC, podlahový systém 35 ºC) a dosáhnete mimořádné účinnosti.

---

Kam s ním?

Radí Vít Koška, specialista na tepelnou techniku společnosti E.ON Energie:

„Tepelné čerpadlo je sice provozně nejlevnější zdroj pro vytápění domu, ale ne ve všech situacích se jeho nákup ekonomicky vyplatí. Naši energetičtí poradci každému zájemci poradí, jestli je právě pro jeho objekt tepelné čerpadlo vhodným řešením. Systém navrhnou, vyřídí možnou dotaci a zákazníkům dodají komplet na klíč. Tepelné čerpadlo se určitě hodí do nové výstavby, kde je využito podlahové topení a radiátory. Dá se použít i ve staré zástavbě s teplovodní soustavou, kde byly nebo jsou velké litinové radiátory, takže v soustavě bude velké množství vody. Možné je i umístění tepelného čerpadla do bytových domů s dálkovým vytápěním. V případě pasivních domů, kde je nízká tepelná ztráta objektu, tepelná čerpadla obstarávají vytápění a hlavně ohřev užitkové vody, takže i pro pasivní domy představují vhodné řešení. Nehodí se však do domů, které vytápějí radiátory s vysokou výstupní teplotou přes 70 °C. Z pohledu provozu a ekonomické návratnosti se nevyplatí ani na vytápění chat či chalup. Pro optimální běh čerpadla je totiž dobré, když může běžet v kuse, což nebývá případ chaty.“

---

 

text Vít Straňák

foto se souhlasem firem Impromat Klima, Daikin, Klimavex CZ, Petr Lachnit, E.ON Energie, Panasonic, Tepelná čerpadla Spirála

 

Datum vydání: 9. 7. 2021

Edit: Andrea Moudrá